一種新型多角度可變形接地棒的研制

陳建昆，申國華，杜娟

一種新型多角度可變形接地棒的研制

陳建昆，申國華，杜娟

（貴州電網有限責任公司興義供電局，貴州興義，562400）

電氣柜普遍存在空間狹小等問題，導致接地棒通常無法正確安裝。通過采用多角度可變形的地線頭、絕緣桿、萬向節(jié)，以及借鑒自行車剎車原理的傳動機構等原理，進行技術改造與優(yōu)化，研制了一種新型接地棒。實踐證明：新型接地棒攜帶方便，安全可靠。解決了電氣柜接地線的安裝難題，具有很高的推廣價值。

多角度；變形；接地棒；高壓開關柜；環(huán)網柜；電氣安全；傳動；絕緣

引言

由于箱式變電站及配電網環(huán)網柜空間狹小，接地棒往往無法順利安裝，且各相接地棒之間容易相互交叉碰觸，造成接地不緊固、易松脫。傳統(tǒng)接地棒在狹窄的環(huán)境中安裝時極不方便，安裝后的可靠性也不高，通常給安全帶來極大隱患。

為解決上述問題，丞需研制一種多角度可變形接地棒，同時可折疊、便于攜帶。研制的這種新型接地棒，可以根據開關柜空間靈活調整安裝角度，達到地線頭連接牢靠，安裝過程安全、快捷、方便等目的。

圖1　變電站傳統(tǒng)接地棒

1　傳統(tǒng)接地棒結構及存在的問題

變電站傳統(tǒng)接地棒的形狀如圖1所示。

（1）目前市場上接地線夾種類繁多，但多為垂直方向，而變電站內導線方向多樣，單一角度的接地線夾難以適用于不同角度的導線。

（2）目前變電站內地線頭主要有兩種固定方式：螺旋擰緊式與彈簧式。在站內電氣間隔密集、距離帶電設備近、接地操作空間狹小等特殊作業(yè)場合，螺旋擰緊式的接地線因其自身結構原因不能很好地滿足現(xiàn)場裝設要求；而彈簧式的接地線往往由于地線頭固定不能轉動，在箱式變電站、環(huán)網柜等狹小空間應用受到很大的限制，無法實際安裝，造成運檢人員失去安全技術措施保護，造成嚴重的安全隱患。

2　接地棒工藝指標要求

接地線是停電設備作業(yè)中的一種常用安全工具。目前變電站、配電網均按規(guī)定配置一定數量及電壓等級的接地線，并普遍采用螺旋擰緊式、彈簧式接地線[1]。接地棒的研制，必須在滿足有關國家技術標準與管理規(guī)定的前提下進行，確保安全可靠。具體要求如下：

（1）接地線截面應盡可能通過接地線的最大短路電流來選擇，滿足熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定要求。按照《中國南方電網有限責任公司電力安全工作規(guī)程》第7.4.1.12條：成套接地線應由有透明護套的多股軟銅線和專用線夾組成。接地線截面不應小于25 mm2，并應滿足裝設地點短路電流的要求[2]；

（2）《中國南方電網有限責任公司電力安全工作規(guī)程》第7.4.1.7條指出：裝拆接地線導體端應使用絕緣棒或專用的絕緣繩，人體不應碰觸接地線。帶接地線拆下設備接頭時，應采取防止接地線脫落的措施[3]。研制的新型接地棒各活動桿、萬向節(jié)宜采用絕緣材料；

（3）接地絕緣操作棒長度應滿足《攜帶形短路接地技術標準(SD332-89)》的要求，接地操作棒的絕緣部分與手握部分交接處應有護環(huán)或明顯標志[4]。因此接地棒不能過短，也不能過長；

（4）按照國家標準，變電站可根據需要選用接地線與絕緣操作棒分離的可脫卸式接地線[4]。因此，創(chuàng)新過程允許制作多種地線頭可更換拆卸的方式，滿足現(xiàn)場不同接地點的尺寸要求。

3　新型接地棒設計方案

多角度可變形接地棒的研制，可實現(xiàn)根據不同型號開關柜空間大小靈活調整安裝角度。地線頭采用改進的夾緊模式，方便接地線的裝拆，各相別之間也不會因相互交叉碰觸而造成接地線松脫，能夠達到安全可靠、快捷方便的目的。設計結構如圖2所示。

圖2　新型多角度可變形接地棒

3.1靈活的地線夾結構

采用雙彈簧夾緊式接地線夾。地線夾與絕緣桿多角度、可變形，可拆卸更換不同大小的地線夾，適應箱式變電站、環(huán)網柜內空間狹小導線方向角度多樣性，避免不緊固、易松脫等問題；萬向節(jié)采用絕緣材料球頭阻尼材料具備自鎖功能，接地棒可折疊方便攜帶，傳動機構采用類似自行車剎車原理，拉線穿過絕緣棒內部，從絕緣桿端部出桿，外套塑膠套拉動線夾活動端。

3.2多功能導線端線夾

對于導線端線夾材料，綜合考慮可靠性、方便現(xiàn)場操作等因素，選擇了高強度鋁合金材料，其導電性能良好、重量輕、硬度大，增加了新型接地棒的做工精致度。

功能上，需達到以下目的：

（1）導線端線夾形狀適用于箱式變電站及環(huán)網柜中多種規(guī)格的母線排和導線；

（2）線夾緊固簡單快捷；

（3）線夾角度可調，適應不同方向的接地點。

從而，設計活動端和固定端內口為有一定弧度的鋸齒狀，增大地線夾的咬合力，如圖3所示。地線夾為雙彈簧拉伸的方式，通過鋼索或尼龍繩的牽引，達到地線頭夾緊的目的。萬向節(jié)與地線夾之間采用固定槽，方便更換不同形狀的地線夾，滿足特殊設備的安裝需求[2]。接地線夾安裝在一個半球形固件上或通過兩個定位轉輪，使其可360度全方位調節(jié)方向，目前市場上有絕緣材料的萬向輪可滿足上述要求[5]。

圖3　一定弧度的固定端鋸齒狀內口設計

3.3改進傳動機構

鋼索或高強度尼龍從接地棒、萬向節(jié)內部穿過，固定在線夾活動端，絕緣棒與線夾之間設置卡扣，方便線夾的拆卸和更換。通過操作手柄的推拉實現(xiàn)線夾的壓緊。經測試，操作輕松、原理簡單，拉線原理的接地線夾（如鉤狀線夾、杠桿卡槽式線夾等）均可換裝到該新型接地棒上，提高了現(xiàn)場適應性，方便在特殊設備裝設接地線，真正實現(xiàn)多功能的需求。

3.4設計優(yōu)化關鍵細節(jié)

接地棒線夾結構為雙彈簧壓緊式，做工精細、無缺角裂紋。接地線操作棒采用輕型材料，操作靈活方便，重量輕，便于操作和攜帶；絕緣桿表面光滑；傳動機構通過鋼索或高強度尼龍線穿過線夾固定端，雙彈簧設計使得拉動線夾活動端平穩(wěn)均衡。球頭內部采用阻尼墊增加摩擦力，達到接地棒折疊變形時的自鎖目的，作為功能備用；外部還設計了固定螺栓手柄，當變角度自鎖摩擦力不夠時，可作為輔助。此外，很好地解決了在狹窄空間安裝接地棒相互交叉碰觸造成接地線接觸不良、松脫的問題。接地棒變形適應不同型號的高壓開關柜、環(huán)網柜空間，可靈活調整安裝角度，方便又快捷，可靠性高。

4　效益預測

4.1社會效益

該接地棒的研制能夠大幅度減少運行維護人員的操作強度，降低運維人員的安全風險，提高設備檢修安全性、供電可靠性、減少用戶停電時間，關系到電網企業(yè)乃至各行各業(yè)的發(fā)展，更關系到社會的穩(wěn)定和諧，有著深遠的影響意義。

4.2經濟效益

該接地棒的研制從技術上解決了高壓開關柜安裝接地線的老大難問題，能夠從根本上減少人身事故和設備事故的發(fā)生，經濟影響非常巨大。例如，一臺高壓開關柜及其柜內設備的價值動輒數十萬元；而人身事故無論對家庭還是企業(yè)，都將帶來巨大損害。

5　結語

新型多角度可變形接地棒巧妙地結合了目前多項成熟的技術，創(chuàng)新設計了可折疊、多角度、可變形的功能。傳動機構模擬自行車剎車拉線原理，結合雙彈簧設計，拉力大、接觸良好、可靠性高；可拆卸更換不同的地線夾，以適應特殊接地設備；接地棒材質輕、整體小巧靈活，便于攜帶安裝。解決了箱式變電站或配電環(huán)網柜裝設接地線的難題，具有很高的推廣價值。目前已取得國家專利，專利號ZL 2016 2 0828920.7。新型多角度可變形接地棒的研制，將為電力系統(tǒng)乃至整個社會創(chuàng)造良好的社會效益和經濟效益。

[1]百度百科. 接地線[OL]. http://baike.baidu.com/link?url= 9rzkJfVUasbAFJw_1lmS7p8BOiLw6LtmMwC7jh1Ocu ZdG1S_zOboylS4COTmzmEomDGXfcrhefIWAXrPq97-F2jgFrOlYe8qU0Agni5RRG_i573_Y5NnOPHbvHX43Qti.

[2]江門供電局500kV五邑站QC小組. 新型高空接地線夾的研發(fā)[Z].2015.

[3]中國南方電網有限責任公司. 中國南方電網有限責任公司電力安全工作規(guī)程: Q/CSG510001-2015 [S].

[4]中華人民共和國能源部. 攜帶形短路接地線技術標準: SD332-89 [S].

[5]珠海金灣局三灶供電所2015年職創(chuàng)成果: 多轉向站地式長型配電網接地線[Z]. 2015.

陳建昆(1967-)，男，本科，高級工程師，高技技師，貴州電網公司助理技術專家，主要從事變電運行管理工作。

申國華(1965-)，男，本科，高級工程師，高技技師，貴州電網公司技能專家，主要從事變電運行管理工作。

杜娟(1973-)，女，本科，高級工程師，貴州電網公司助理技術專家，主要從事變電仿真技術研究工作。

Development of an Innovative Multi-angle and Deformable Earth Rod

CHEN Jian-kun, SHEN Guo-hua, DU Juan (Xingyi Power Supply Bureau, Guizhou Power Grid Co., Ltd, Xingyi, Guizhou, 562400, China)

Problems such as the space limit will affect the correct installation of earth rod into the electrical cabinet. By adopting multi-angle and deformable earth wire head, insulating rod and universal joint, referring to the transmission mechanism of bicycle brake, and as well combining with detailed optimization, an innovative earth rod is developed. It is easy to be carried, has considerable safety reliability, and solves the difficulties in the installation procedure, indicating a high promoting value.

Multi-angle; Deformation; Earth Rod; High Voltage Switchgear; Ring Network Cabinet; Electrical Safety; Transmission; Insulation

X934

A

2095-8412 (2016) 05-900-04工業(yè)技術創(chuàng)新 URL: http://www.china-iti.com

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.05.019